專利名稱：煙氣調節(jié)劑和含有煙氣調節(jié)劑的煙氣材料棍的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及含有煙氣調節(jié)劑的纖維狀材料的制造。
GB2070409曾公開一種含有煙氣調節(jié)劑的細絲。該細絲可從纖維材料如煙葉、紙、棉花或人造紡織纖維制得，這種材料能立即挾帶煙氣調節(jié)劑或用它來浸漬。GB2070409發(fā)明的可能缺點為，煙氣調節(jié)劑如果是揮發(fā)的如薄荷腦，它會很快從細絲轉移出去，造成調節(jié)劑的損失。煙氣調節(jié)劑如果從施加的區(qū)域大量地轉移出去是很不希望有的，因此曾設計例如用包封香料的方法來防止這種轉移。曾做過大量的工作來將香料包封在小珠或微膠囊內。但在將這種小珠或微膠囊保持在卷煙煙草棍內卻可能存在問題。
US5,144,966曾公開一種可攙入到卷煙產品的可燃填充物中的呈細絲形態(tài)的香料釋放添加劑和生產這種細絲的方法。該細絲具有一個芯體和一個共同延伸的套膜，其中芯體具有一個復合香料混合物和一個聚糖粘給劑，而套膜為無孔藻酸鈣薄膜。這種細絲是由下列過程生產的1)將香料復合物和聚糖粘結劑的含水混合物擠壓使它通過一個內噴嘴形成帶膠的芯纖維，2)同時擠壓水溶的藻酸鹽的水溶液使它通過一個與內噴嘴同心的外噴嘴而將共同延伸的套膜涂敷在芯纖維上，及3)使這樣形成的細絲與鈣化合物的水溶液接觸使在細絲套膜中的藻酸鹽轉變?yōu)椴蝗艿脑逅徕}，這樣來將香料包封。這種形成細絲包封的方法較麻煩，而這種細絲除了須大量生產外，當然要求能以商品上的制造速度攙入到卷煙中去。
本發(fā)明的目的是要提供一種改進的商業(yè)上實用的工藝方法以資用來制造含有煙氣調節(jié)劑的纖維狀材料。
本發(fā)明提供一種工藝方法可用來制造含有煙氣調節(jié)劑的均勻的纖維狀元件，制造時將含有聚糖溶液和煙氣調節(jié)劑的混合物輸送到噴嘴設施使它通過噴嘴設施被噴出成為一股所說混合物的射流與含有多價離子的溶液接觸，這樣來影響所說混合物的凝固。
這種創(chuàng)新過程制出的元件是均勻的，即聚糖和煙氣調節(jié)劑一同在該元件內形成一個具有恒定構成的芯體，因此被稱為均勻的。
本行業(yè)的行家將會知道，生產上述芯體的凝固過程是依靠含有多價陽離子的溶液的陽離子與聚糖的陽離子的化學反應進行的。
非固體的混合物的形式例如可為溶液懸浮液或乳化液。
混合物可有利地被加熱到較高的溫度如45℃，并在該溫度被輸送通過噴嘴設施，在該較高溫度，混合物可合適地被連續(xù)攪拌。
從噴嘴設施噴出的混合物的射流適宜被輸送到含有多價陽離子的溶液體內。更好的辦法是將從噴嘴設施噴出的混合物的射流輸送到溶液的液流內。在后一種情況下，含有多價陽離子的溶液的液流可合適地在一個與混合物的被輸送通過并從噴嘴設施上噴出的方向基本上平行而相對的方向上流動。含有多價陽離子的溶液的液流可有利地在導管設施內流動。當有導管設施時，噴嘴設施和導管設施可合適地結合成為一個整體單元。從噴嘴設施噴出的混合物合適地被含有多價陽離子的溶液挾帶通過導管設施的至少一部分。通過被挾帶的混合物的導管設施的長度最好被這樣設計使當混合物從所說導管設施的下游端出來時，混合物凝固完畢或基本完畢。本行業(yè)的行家將會知道，從噴嘴設施噴出的混合物的流率將影響混合物在導管設施內的居留時間，還可想到這個居留時間可能被含有陽離子的溶液的流率所影響。
或者，可將含有多價陽離子的溶液噴灑到從噴嘴設施噴出的混合物的射流上。
混合物可在正位移泵的作用下被強制輸送通過噴嘴設施，這種泵例如Robbins&Myer所制造的B4015型空腔漸增泵?；蛘呋旌衔锟稍趬嚎s空氣的作用下被強制輸送通過噴嘴裝置。最好混合物應以基本恒定的流率離開噴嘴裝置。混合物在被輸送到噴嘴裝置之前在存儲設施內可不停地被攪拌。
按照第二方案，本發(fā)明提供一種可用來制造含有煙氣調節(jié)劑的纖維狀元件的過程。其中有一根線移動通過一個含有聚糖溶液和煙氣調節(jié)劑的混合物，從而使所說線被所說混合物包覆，然后使包覆的線與含有多價陽離子的溶液接觸，這樣來影響在所說線上的所說混合物的凝固。
該線可有效地由纖維材料如煙葉、紙、棉花或人造紡織纖維構成。
本行業(yè)的行家將會知道，按照本發(fā)明第二方案的過程產品即纖維狀元件是具有均勻構成的，符合上面對“均勻的”一詞的定義，當然要除去在該元件內存在的一根線。
在實現(xiàn)按照本發(fā)明上述任一種方案的過程時，作為替代或增添可使含有聚糖溶液和煙氣調節(jié)劑的混合物與含有多價陽離子的溶液接觸，再使這個混合物與一酸性溶液例如醋酸接觸，這樣來影響所說混合物的凝固。
這樣形成的凝固的纖維狀元件(不管是用本發(fā)明哪一個方案形成的)可合適地被卷繞在一個筒管上。最好該筒管至少在其周邊區(qū)域是由塑料制成的。最好纖維狀元件被卷繞在筒管上至少在初始時是單層的。當該元件被卷繞在筒管上時，有一橫向元件可用來調節(jié)橫越筒管的纖維狀元件。如果認為需要，可將筒管或其最下部定位在含有陽離子溶液的溶液內，這樣當筒管連同卷繞在其上的元件旋轉時，元件每一圈的最下部就要浸沒在陽離子溶液內。
在纖維狀元件凝固后，元件例如可被用水沖洗。
如果需要使這樣形成的纖維狀元件干燥，那么有各種方法可供采用。例如，可將卷繞在筒管上的元件連同筒管按預定的時間區(qū)段放置在預先設定溫度的爐內或者可用空氣干燥設施來干燥筒管上的元件。作為另一種可替代的方法，可使元件在被卷繞到筒管上之前，移動通過一個環(huán)狀吹拂器或干燥隧道，或其多種組合。本行業(yè)的行家當可知道上述這些方法也可組合起來使用。
處在干燥、非粘結狀態(tài)的纖維狀元件可方便地從上述筒管上移出并卷繞在一個直徑較小的有邊筒管上供存儲之用，該有邊筒管具有適當?shù)闹睆娇煞乐乖倪^分彎曲?；蛘?，元件可被切成一段一段，例如長度約為30cm，存儲起來供以后使用。按照另一個可替代的方法，凝固的纖維狀元件可被存儲在可旋轉的筒管上。
使用本發(fā)明制造的元件最好不會僅僅由于被彎曲或在縱向上被拉伸而致斷裂。這樣如果認為需要，可將增塑劑例如甘油，及/或丙二醇添加到初始的混合物內為的是增加元件的可彎曲性及/或抗拉強度。
初始混合物還可含有乳化劑如果這種乳化劑被認為有需要的話。乳化劑例如可為變性聚糖如變性淀粉。
所謂均勻元件是這樣的元件，其中至少有一個煙氣調節(jié)劑被包封，即被保持在元件內不讓它逃逸出去，例如由于室溫時的揮發(fā)。
聚糖溶液最好為水溶液。聚糖可合適地是形式為堿金屬鹽的酸性聚糖，例如藻酸鹽，特別是藻酸鈉。其他可考慮的合適聚糖包括果膠、可膠凝樹脂、角叉菜聚糖、瓊脂、阿拉伯樹膠、原黃膠，和瓜爾樹膠。
含有多價陽離子的溶液例如可以是水溶液或醇溶液。多價陽離子是含有鈣、鍶、鋇、鐵、銀、鋁、錳、釩、銅和鋅的組群中的離子，特別是鈣離子。例如一個含有多價陽離子的合適的水溶液是含水氯化鈣。
本發(fā)明還提供一個按照本發(fā)明的過程制造的纖維狀元件。
最好纖維狀元件具有恒定的橫截面形狀和長度尺寸。元件可合適地具有圓形橫截面，在該情況下橫截面的直徑一般不大于約3mm，最好不超過約1mm。
本發(fā)明還提供卷煙，該卷煙具有一個煙氣材料棍，在該棍內一般沿棍的縱向延伸著一個用按照本發(fā)明的過程制造的纖維狀元件。
最好該纖維狀元件與煙氣材料棍共同延伸。在煙氣材料棍內可以有多于一個纖維狀元件延伸，一般沿著其縱向延伸，在那種情況下，最好每一個元件都在棍的軸向區(qū)內延伸。如果只有一個元件在煙氣材料棍內延伸，那么該元件至少應基本上與棍同心地延伸。元件在煙氣材料棍的軸向區(qū)內延伸的好處是當該含有煙氣材料棍的卷煙被抽吸時，煙氣調節(jié)劑跑到側煙氣流中的損失可以減少，而煙氣調節(jié)劑轉移到主煙氣流的效率可以提高。
合適的煙氣調節(jié)劑例如可包括煙葉屑或香料、薄荷腦及/或呋喃酚(furaneol)。在前一種情況下，煙葉屑可用香料浸漬。
為了清楚地了解本發(fā)明并立即使它發(fā)生實效，下面將結合附圖舉例說明，在附圖中

圖1示出用來制造纖維狀元件的設備；圖2為圖1所示設備的成為整體的噴嘴和導管單元的放大的縱向剖面；圖3示出可替代圖1和2所示設備的設備；圖4示出另一個設備，該設備可操作地連續(xù)制造纖維狀元件；圖5示出還有另一個設備，該設備可操作地連續(xù)制造多個纖維狀元件；及圖6示出一個含有纖維狀元件的卷煙。
在所有各圖中，相似的零件用相似的標號指出。在圖1中，用來制造纖維狀元件2的設備一般地用標號1指出。容器3具有一個環(huán)繞的加熱水套4和攪拌設施5。容器3用發(fā)送管6連接到噴嘴和導管單元7上，該單元具有一個噴嘴8和一個導管設施9，該導管設施9具有一個成為整體的上游部9’。該上游部9’環(huán)繞圓錐形噴嘴8的周圍延伸。如圖2所示，導管設施9從噴嘴8的鄰近向下游延伸。在發(fā)送管6內設有閥門設施10、泵11和流量計12。裝在橫向單元(未示出)上的導輥13、14和15則位在導管設施9的出口位置上。設備1還具有一個旋轉滾筒，其旋轉方向如圖中箭頭所示。有一流體浴液17位在滾筒16的底下，同時位在導管設施9的出口位置之下。流體浴液17通過發(fā)送管18連接到噴嘴的導管單元7的噴嘴設施8上。在發(fā)送管18內設有過篩設施19、泵20、閥門設施21和流量計22。
在使用設備1時，藻酸鈉水溶液及薄荷腦和丙二醇的水溶液(80％薄荷腦20％丙二醇)的乳化液33中，薄荷腦對藻酸鈉的比離為1∶1，容器3內的整個乳化液用加熱水套4被保持在約45℃的溫度。
容器3內的乳化液23用形式為旋轉推進器的攪拌設施5不停地被攪拌。乳化液23在泵11的作用下通過發(fā)送管6被轉移到噴嘴和導管單元7內。泵11為一空腔遞增泵，由Robbins&Myers制造，型號為B4015。乳化液23通過發(fā)送管6的流率由流量計12指出并可用改變泵11的轉速來調節(jié)。乳化液23以連續(xù)方式供應到噴嘴和導管單元7上。如從圖2可知，在它從管6通往噴嘴和導管單元7的路程中，乳化液23流動通過布置在中央的噴嘴8。這樣乳化液23的射流2’便連續(xù)從噴嘴8的出口噴出。乳化液23的射流2’從噴嘴8噴出時使它與氯化鈣(4-6％以重量計)的水溶液24接觸。該水溶液通過管18發(fā)送然后在導管設施9的周邊內通過，這樣來與射流2’接觸。水溶液24的流動可促進射流2’通過導管設施9噴出。
乳化液23和周圍的氯化鈣溶液24在導管設施9內的居留時間使乳化液能夠大量地凝固，這樣在離開導管設施9成為纖維狀元件2時元件2能夠自我支撐。
乳化劑23和其周圍的氯化鈣溶液在導管設施9內的合適的居留時間在下列參數(shù)的條件下可以是2.4秒噴嘴8的出口直徑為2mm，導管9的孔徑為4mm，滾筒16旋轉時的表面速率為37m/分，乳化液23的流率約為94ml/分，水溶液24的流率約為280ml/分，及導管的長度為1.5m。
在離開導管設施9后，纖維狀元件2環(huán)繞導輥13、14、15被輸送，該導輥13、14、15如前所述裝在一個橫向單元(未示出)上，其作用為使纖維狀元件2保持合適的張力并將它定位在旋轉流筒16上。那就是說當將元件2卷繞在滾筒16上時，該導輥13、14、15和橫向單元可調節(jié)橫越旋轉滾筒16的纖維狀元件2。滾筒16最好為一光滑的塑料滾筒，其直徑至少約為700cm。流體浴液17被這樣定位使旋轉滾筒16的下部總是被浸沒在流體浴液17中的氯化鈣的水溶液24內。
在泵20的作用下，水溶液24通過發(fā)送管18從流體浴液17被供應到噴嘴和導管單元7上。水溶液24流動通過閥門設施21、過篩設施19和流量計22。離開導管9的水溶液24由于重力返回到流體浴液17內。
當卷繞在滾筒16上的纖維狀元件2的總長度達到滾筒16的最大容量時，泵11和20便被停止，從而纖維狀元件的生產過程中止。但滾筒16仍保持旋轉一直到元件2的凝固過程達到終點為止。于是可用水更換浴液17中的氯化鈣溶液，這樣來在滾筒16旋轉時沖洗元件2。然后可將滾筒16連同卷繞在其上的元件轉移到一個爐中，該爐被設定提供一個約為40-50℃的溫度為的是使元件2干燥。
此后，纖維狀元件2可被轉移到一個存儲筒管(未示出)上。元件2從滾筒16轉移到一個較小的存儲筒管上時可使?jié)L筒16以固定速率旋轉，并用輔助臂來控制從動存儲筒管的速率。有一橫向臂可調節(jié)在存儲筒管上的線。
各有纖維狀元件2卷繞在其上的存儲筒管被直接裝到輸送設施上，該輸送設施可操作地連續(xù)將元件輸送到傳統(tǒng)卷煙制造機的煙囪的上部位置上以便用來制出含有纖維狀元件的卷煙(見圖6)。
圖3畫出另一個可用來制造纖維狀元件2的設備。該設備與圖1所畫設備相似，只是離開導管9的纖維狀元件2被輸送到一個圓筒30內而不是輸送到旋轉滾筒16內。圓筒30具有一實心的中央圓柱芯31，這樣就在圓筒30的周壁和芯部31的周壁之間形成一個中空的環(huán)部32。該環(huán)部32在其下端被一壁30’封閉，但在其上端卻敞開，環(huán)部32含有氯化鈣的水溶液。
導管9含有一個鉸接機構(圖3中A處)，可被旋轉設施33轉動致使導管9的出口可環(huán)繞環(huán)部32旋轉，而離開導管9的纖維狀元件可被卷繞在環(huán)部32內使它被浸沒在其內的溶液內。
設有泵20及其相關設備，如同結合圖1中的流體浴液17說明過的，以資將水溶液24從環(huán)部32發(fā)送到噴嘴和導管單元7內。如上結合圖1中的設備所述，可用水更換氯化鈣溶液24來清洗元件2。然后使元件2干燥或直接輸送到卷煙制造機(未示出)上或卷繞在存儲筒管(未示出)。
圖4和5分別示出用來連續(xù)制造單個或多個纖維狀元件的第一和第二設備的一般情況，在該制造過程中乳化液23和溶液24的接觸是將溶液24噴灑在乳化液23的射流上完成的。在使用該設備時有一連續(xù)被加熱和攪拌的水乳濁液23，其構成與上面結合圖1設備的操作而說明的相同，這個水乳濁液從加熱的容器3通過一個發(fā)送管33被轉移到或是一個單獨的噴嘴頭8(如圖4中所畫)或是一個多噴嘴頭34(如同圖5所畫)上。壓縮空氣被用來作這個轉移，壓縮空氣由空氣源35通過空氣管線36供應。有一壓力計位在空氣管線36上。水乳濁液被保持在約45℃的溫度。如圖4所示，射流/纖維狀元件2被導向下方通過一個垂直的圓筒38。在它向下流動通過圓筒38時，用噴灑設施39將氯化鈣(4-6重量％)的水溶液24噴灑在其上。氯化鈣溶液24是由其存儲器通過一個發(fā)送管40供應的，所使用的壓縮空氣是由空氣源41通過空氣管線42供應的。有一壓力計設在空氣管線42上。多余的氯化鈣溶液24點滴被風扇設施(未示出)所提供的吸力抽吸從排放口44被除去?；蛘?，如圖5所示，多個射流/元件2從噴嘴頭34向下走動到卷繞在旋轉滾筒45上，滾筒45的旋轉速率與乳化液23流向噴嘴頭34的流率有關聯(lián)。
氯化鈣溶液24用噴灑設施39被噴灑到支承在旋轉滾筒45上的射流/元件2上。氯化鈣溶液24從其存儲器通過發(fā)送管40被供應，使用的壓縮空氣則由空氣源41通過空氣管線42被供應。在空氣管線42上設有壓力計43。在滾筒45上多余的氯化鈣溶液24的多余點滴被收集在一個盤(未示出，位在滾筒之下)里，還有抽吸設施(也未示出)被用來去除溶液的浮在空中的多余點滴。
圖4和5所示的過程，在涂敷氯化鈣溶液24后的過程，對單獨的纖維狀元件2還是多個纖維狀元件來說，基本上都是相同的。那就是說，元件2將用吹拂器46、47及/或干燥隧道48被干燥。不管是吹拂器46、47還是干燥隧道48，它們都被這樣布置，使在操作時加熱的空氣能夠在纖維狀元件2的周圍通過。造成的干燥的元件2被總卷繞在有邊筒管49。當如圖5所示，制造多個元件2時，每一個元件被單獨卷繞在一個有邊筒管49上。本行業(yè)的行家將會知道，在纖維狀元件制造過程中的任一點上，纖維狀元件2的走動方向是可以改變的，為的是從纖維狀元件2上釋放多余的重力造成的張力，這樣可防止元件2的斷裂。
圖5所畫的過程可以用極少的機械來生產出多個纖維狀元件。
在圖6中標號50一般地用來指出一根含有煙葉棍51和過濾嘴52的卷煙，卷煙50還含有一個沿縱向延伸并且基本上與煙葉棍51同心的纖維狀元件2。該纖維狀元件2含有包封在藻酸鹽基體內的薄荷腦。
采用含有包封薄荷腦的纖維素元件的優(yōu)點是容易使薄荷腦沿著煙葉棍均勻地分布，而以前要使包封薄荷腦的膠囊沿著煙葉棍均勻地分布是較難做到的。
權利要求
1.一種用來制造含有煙氣調節(jié)劑的均勻的纖維狀元件的工藝方法，其特征為，將聚糖溶液和煙氣調節(jié)劑的混合物經噴嘴裝置輸送，使一股有該噴嘴裝置噴出的所述混合物的噴流與含有多價陽離子的溶液接觸，從而影響所說混合物的凝固。
2.按權利要求1的工藝方法，其特征為，所說混合物被加熱到高溫，并在該高溫下經所述噴嘴裝置輸送。
3.按以上權利要求中任一項的工藝方法，其特征為，輸送一股從所說噴嘴裝置噴出的所說混合物的噴流使之與含有多價陽離子的所說溶液的主體接觸。
4.按權利要求3的工藝方法，其特征為，所說溶液主體為所說溶液的液流。
5.按權利要求4的工藝方法，其特征為，所說溶液流沿基本平行于所說混合物從所說噴嘴裝置噴出的方向流動。
6.按權利要求4或5的工藝方法，其特征為，所說溶液流在導管裝置內流動。
7.按權利要求6的工藝方法，其特征為，所說噴嘴裝置和所說導管裝置構成一個整體單元。
8.按權利要求6或7的工藝方法，其特征為，所說導管裝置的上游部繞所說噴嘴裝置周圍延伸，使所說噴流一旦從所說噴嘴裝置噴出時，所說噴流被所說溶液包圍并與其接觸。
9.按權利要求6、7或8的工藝方法，其特征為，所說混合物在所說導管裝置內的停留時間至少需要確保由所說混合物與溶液之間的接觸而完成的凝固過程進行到這樣一個階段，使當從所說導管裝置流出時該纖維狀元件能自我支撐。
10.按權利要求1或2的工藝方法，其特征為，將所說含有多價陽離子的溶液噴灑到從所說噴嘴裝置噴出的所說混合物的所說噴流上。
11.含有煙氣調節(jié)劑的纖維狀元件的一種制造工藝方法，其特征為，其中有一根線通過合有聚糖溶液和煙氣調節(jié)劑的混合物，從而使所說線涂以所說混合物，使涂覆的線與含有多價陽離子的溶液接觸，從而影響所說線上的混合物的凝固。
12.按權利要求11的工藝方法，其特征為，所說線由纖維材料構成。
13.按權利要求12的工藝方法，其特征為，所說纖維材料為由煙葉、紙、棉花和人造紡織纖維構成的組群中的任何一種。
14.按以上權利要求中任一項的工藝方法，其特征為，所說混合物可采取由溶液懸浮和乳化液構成的組群中的任何一種形式。
15.按以上權利要求中任一項的工藝方法，其特征為，所說聚糖是呈堿金屬鹽形式的酸性聚糖。
16.按權利要求15的工藝方法，其特征為，所說呈堿金屬鹽形式的所說酸性聚糖為藻酸鈉。
17.按權利要求1-15中任一項的工藝方法，其特征為，所說聚糖可以是由果膠、可膠凝樹脂、角叉菜聚糖、瓊脂、阿拉伯樹膠、黃原膠和瓜爾樹膠構成的組群中的任何一種。
18.按以上權利要求中任一項的工藝方法，其特征為，所說多價陽離子可以是由鈣、鍶、鋇、鐵、銀、鋁、錳、釩、銅和鋅構成的組群中的任何一種的離子。
19.按權利要求1至17中的工藝方法，其特征為，所說含有多價陽離子的所說溶液為氯化鈣水溶液。
20.按照以上權利要求中任一項的工藝方法制造的纖維狀元件。
21.具有煙氣材料棍的卷煙，在該材料棍內大致沿著所說棍的縱向延伸著一個纖維狀元件，該元件是按照以上權利要求中任一項的工藝方法制造的。
全文摘要
一種可用來制造含有煙氣調節(jié)劑的均勻的纖維狀元件的過程。在該過程中含有聚糖(如藻酸鹽)溶液和煙氣調節(jié)劑(如薄荷腦)的混合物被輸送通過噴嘴設施成為射流噴出,使該射流與含有多價陽離子(如鈣離子)的溶液接觸便可使混合物凝固。本發(fā)明制造纖維狀元件的第二方案是用一根線使它移動通過一個含有聚糖溶液和煙氣調節(jié)劑的混合物,混合物便包覆在線上,使包覆的線與含有多價陽離子的溶液接觸便可促使線上的混合物凝固。用該創(chuàng)新過程制造的纖維狀元件和含有這種纖維狀元件的卷煙也被提出權利要求。
文檔編號A24D3/14GK1322113SQ99811940
公開日2001年11月14日 申請日期1999年8月6日 優(yōu)先權日1998年8月14日
發(fā)明者R·奧利弗 申請人:英美煙草(投資)有限公司